Naukowcy odkryli przekonujące dowody na istnienie starożytnego życia drobnoustrojów sprzed 3,51 miliarda lat, wykorzystując zaawansowane techniki uczenia maszynowego do analizy sygnatur chemicznych zachowanych w niektórych z najstarszych skał na Ziemi. Ten przełom rozwiązuje kluczowy problem paleontologii: ekstremalną degradację materiału organicznego w geologicznej skali czasu.
Problem starożytnych biosygnatur
Przez dziesięciolecia badacze starali się zrozumieć najwcześniejsze formy życia na Ziemi, opierając się głównie na skamielinach — mikroskopijnych komórkach, włóknach i strukturach zmineralizowanych, takich jak stromatolity. Dane te są jednak rzadkie i niekompletne. Skorupa ziemska kruszy, podgrzewa i pęka starożytne skały, niszcząc większość śladów wczesnego życia.
Jednak nawet w przypadku braku skamieniałości życie pozostawia po sobie chemiczne echa w postaci fragmentarycznych biomolekuł. Ślady te są często zbyt małe i zbyt ogólne, aby można je było zidentyfikować – aż do teraz.
Na ratunek przychodzi uczenie maszynowe
Zespół badawczy, kierowany przez naukowców z Carnegie Institution i Michigan State University, zastosował nowe podejście: analizę chemiczną o wysokiej rozdzielczości połączoną z nadzorowanym uczeniem maszynowym. Wyszkolili system sztucznej inteligencji, aby rozpoznawał chemiczne ślady życia w 406 różnych próbkach, w tym w starożytnych skałach, współczesnym materiale biologicznym, meteorytach i związkach syntetycznych.
Model AI rozróżnił materiały biologiczne i niebiologiczne z ponad 90% dokładnością, ujawniając wyraźne dowody na istnienie życia fotosyntetycznego w skałach Republiki Południowej Afryki i Kanady sprzed 2,52 miliarda lat. Co ważne, zidentyfikowała także biogenne zespoły molekularne w jeszcze starszych skałach z Indii, Republiki Południowej Afryki i Australii – datowane na 3,51 miliarda lat temu.
Co to oznacza?
Odkrycia te potwierdzają, że życie istniało znacznie wcześniej w historii Ziemi, niż wcześniej sądzono. Szczególnie istotne jest pojawienie się fotosyntezy, procesu przekształcającego światło słoneczne w energię. Wyjaśnia, jak atmosfera ziemska stopniowo wzbogacała się w tlen, torując drogę ewolucji złożonego życia.
„Starożytne życie pozostawia po sobie coś więcej niż tylko skamieniałości; pozostawia po sobie chemiczne echa” – powiedział dr Robert Hazen, starszy autor badania. „Dzięki uczeniu maszynowemu możemy teraz po raz pierwszy wiarygodnie zinterpretować te echa”.
Ta nowa technika stanowi potężne narzędzie dla astrobiologii, ułatwiające poszukiwania życia na innych planetach, umożliwiając naukowcom wykrywanie słabych śladów aktywności biologicznej w obcych środowiskach. Zespół planuje przetestować tę metodę na próbkach beztlenowych bakterii fotosyntetyzujących, które mogą przypominać pozaziemskie formy życia.
Zdolność do interpretacji danych o degradacji chemicznej otwiera nowe, fascynujące możliwości zrozumienia wczesnej biosfery Ziemi i potencjału życia poza naszą planetą.
